ハイドロン
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| 名前 | |
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| IUPAC体系名 | |
| その他の名前 陽子（水素1のみ） | |
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3Dモデル（JSmol） | |
| チェビ | |
| ケムスパイダー |
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| ケッグ |
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PubChem CID | |
| ユニイ |
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CompToxダッシュボード（EPA） | |
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| プロパティ | |
| H + | |
| モル質量 | 1.007 g·mol −1 |
| 熱化学 | |
| 108.95 JK −1モル−1 | |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。 | |
化学において、ハイドロン（非公式にはプロトンとも呼ばれる） [ 2 ]は、原子状水素の陽イオン形態であり、記号H +で表される。IUPACが承認した一般用語「ハイドロン」は、同位体に関係なく水素の陽イオンを包含する。したがって、これは、プロチウム同位体の場合はプロトン（1 H +）、重水素同位体の場合はデューテロン（2 H +またはD +）、トリチウム同位体の場合はトリトン（ 3 H +またはT +）を総称する。
他のほとんどのイオンとは異なり、ハイドロンは裸の原子核のみで構成されています。ハイドロンの負に帯電した対イオンは、水素化物イオンHです。−。
プロパティ
溶質の性質
他の条件が同じであれば、容易にヒドロンを供与する化合物（ブレンステッド酸、下記参照）は一般的に極性で親水性の溶質であり、高い比誘電率（誘電定数）を持つ溶媒に溶解することが多い。例としては、酢酸（CH 3 COOH）やメタンスルホン酸（CH 3 SO 3 H）などの有機酸が挙げられる。しかし、分子中に非極性部分が多いと、これらの特性が弱まる可能性がある。例えば、アルキル鎖を持つオクタン酸（C 7 H 15 COOH）は、酢酸に比べて親水性がかなり低い。
非溶媒和ハイドロン（完全に自由、つまり「裸の」水素原子核）は、凝縮相（液体または固体）には存在しません。表面電場の強さは半径に反比例するため、小さな原子核は、部分的に電離した原子よりも数千倍も強く近くの電子と相互作用します。
超酸は、その並外れた水素供与能力を「自由水素」の存在に負っていると言われることがあるが、そのような記述は誤解を招く。Hのような「自由水素」源であっても、2F+超酸性フルオロアンチモン酸（HF:SbF 5 ）に含まれる超酸性陽イオンの一つである遊離H+それでも、数百kcal/molという莫大なエネルギーペナルティが伴う。これは、自由ヒドロンが溶液中に存在する可能性を事実上排除する。このため、液体の強酸中では、ヒドロンはグロッタス機構として知られる水素結合ネットワークに沿って、ある分子から次の分子へと順次移動することで拡散すると考えられている。[ 3 ]
酸度
ヒドロンイオンはルイス塩基からの電子対を付加によって分子に取り込むことができる。
- [H]++ :L → [HL]+
ルイス塩基（L）が捕捉されているため、ヒドロンイオンはルイス酸性の性質を持つ。硬酸塩基／軟酸塩基（HSAB）理論によれば、裸のヒドロンは限りなく硬いルイス酸である。
ブレンステッド・ローリーの酸塩基理論では、ヒドロン（水素原子）が中心的な役割を果たします。反応においてヒドロン供与体として振舞う種はブレンステッド酸、ヒドロンを受容する種はブレンステッド塩基と呼ばれます。以下に示す一般的な酸塩基反応において、HAは酸、B（孤立電子対で示される）は塩基です。
- HA + :B → [HB]++ :A –
水素陽イオンの水和形態であるヒドロニウム（ヒドロキソニウム）イオンH3お+（aq）は、アルレニウスの酸の定義における重要な対象である。他の水和形態であるツンデル陽イオンH5お+ 2は、陽子と2つの水分子から形成され、固有陽イオンH9お+4は、ヒドロニウムイオンと3つの水分子から形成され、グロッタス機構に従って水溶液中の陽子の拡散において重要な役割を果たすと理論づけられている。イオンH3お+(aq)は、入門書では、ヒドロンが水溶液中で非溶媒和種として存在することは決してないことを強調するためによく用いられますが、水中の溶媒和プロトンの非常に複雑な種分化を過度に単純化しているため、やや誤解を招く可能性があります。H+(aq) は、関与する水分子の数に関して曖昧なまま、水性溶媒和を伝えるため、よく好まれます。
水素同位体
- 陽子は、記号 p または1 H +で表され、水素原子1 Hの+1 イオンです。
- 重陽子は、記号2 H +または D +で表され、重水素、2 H または Dの +1 イオンです。
- トリトンは、記号3 H +または T +で表され、トリチウム（3 H または T）の +1 イオンです。
水素の他の同位体は不安定すぎるため、化学には関係がありません。
用語の歴史
IUPACは、自然界に存在する同位体混合物に含まれる陽子、重陽子、三重陽子の同位体を区別しない場合には、「陽子」の代わりに「ハイドロン」という用語を使用することを推奨しています。「陽子」という名称は、同位体的に純粋な1H +を指します。[ 4 ] 一方、ハイドロンを単に水素イオンと呼ぶことは推奨されません。なぜなら、水素陰イオンも存在するからです。[ 5 ]
「ハイドロン」という用語は、1988年にIUPACによって定義されました。 [ 6 ] [ 7 ] 伝統的に「プロトン」という用語が[ 2 ]、「ハイドロン」の代わりに使用されています。後者の用語は、一般的に、水素の様々な同位体間の比較が重要な文脈（運動論的同位体効果や水素同位体標識など）でのみ使用されます。それ以外の場合、例えばプロトン化、脱プロトン化、プロトンポンプ、プロトンチャネルなどの用語では、ハイドロンをプロトンと呼ぶことは依然として許容されると考えられています。Hの移動は+酸塩基反応におけるプロトンの移動は通常、プロトン移動と呼ばれます。酸と塩基はそれぞれプロトン供与体とプロトン受容体と呼ばれます。
自然界の水素原子核の 99.9844% は陽子であり、残り (海水中では百万個あたり約 156 個) は重陽子 (重水素を参照) です。ただし、ごくまれに自然界に存在する三重水素 (三重水素を参照) が存在します。
参照
参考文献
- ^ a b「hydron (CHEBI:15378)」 .生物学的に興味深い化学物質 (ChEBI) . 英国: 欧州バイオインフォマティクス研究所.
- ^ a b Bunnet, JF; Jones, RAY (1968). 「水素原子、イオン、基、およびそれらに関連する反応の名称（1988年勧告）」（PDF） . Pure Appl. Chem. 60 (7): 1115–6 . doi : 10.1351 /pac198860071115 . [T]「
プロトン」
という語は、
1
H
+イオンだけでなく、自然界におけるH
+
にも一般的に、そして誤って
使用されています
。多くの文脈において、これは曖昧さを生じさせず、この用法は今後も続くと考えられます。
- ^ [1] 2011年9月27日にWayback Machineにアーカイブ超酸におけるプロトンホッピングのコンピューターモデリング。
- ^無機化学命名法-IUPAC勧告2005 [2] IR-3.3.2、p.48
- ^化学用語集、第2版 McNaught, ADおよびWilkinson, A. Blackwell Science、1997年ISBN 0-86542-684-82005年12月12日にWayback Machineでアーカイブされたオンライン 版もあります
- ^ IUPAC ,化学用語大要、第5版（「ゴールドブック」）（2025年）。オンライン版：（2006年以降）「 hydron」。doi： 10.1351 /goldbook.H02904
- ^ Bunnet, JF; Jones, RAY (1988). 「水素原子、イオン、基、およびそれらを含む反応の名称（1988年勧告）」（PDF） . Pure Appl. Chem. 60 (7): 1115–6 . doi : 10.1351/pac198860071115 .
